淺談電氣自動化控制系統在水廠中的應用

王經緯

大連市自來水集團有限公司

淺談電氣自動化控制系統在水廠中的應用

王經緯

大連市自來水集團有限公司

由于供水工程建設大多處于傳統形式，自動化程度較低，導致水廠運行管理成本日益提高。因此，本文對供水模式展開討論，分析電氣自動化技術在供水中的應用，并提出切實可行的解決對策。

電氣；自動化控制；水廠；應用

1 前言

改革開放后，我國經濟發展迅速，但同時環境污染的程度也日益嚴重，尤其是水資源的污染對人們的影響最為突出。在自來水普及的今天，為了保障國民的身體健康以及國家經濟的良性健康發展，自來水廠必須做出改進措施，加強對自來水的處理技術，確保人們可以獲得高質量的飲用水。下面，筆者主要對電氣自動化控制系統在水廠中的應用問題進行了分析。

2 當今自來水廠自控系統的主要內容

2.1 當前水廠采用自動控制系統的結構形式

信息化的社會大背景下，自來水廠采取的也是全自動化控制。其自控流程由三個主要方面組成，即數據采集系統、監視控制系統以及集散型控制系統，總的來說是個人計算機與可編程邏輯控制器構成的系統。而每個系統在運行的過程中都有其自身的優點和缺陷。例如，SCADA系統具有組網范圍大和通訊方式靈活的優點，但其在實際應用時取得的效果不太顯著，并且難以實現大規模的控制；DCS系統具有SCADA系統不具備的優點，其采用的是分級分布式控制，可以實現對大范圍的控制，時效性也不較好，但是該系統較為復雜，對開發和維護人員的要求比較高，應用起來不易操作；IPC+PLC系統是較為先進的控制系統，對水廠既可以實現分級分布控制，又可以對其進行集中控制。此外，PLC自身的可靠性比較高，在運用的過程中較為方便，而且其開發周期短，運營成本低，可與工業現場的信號直接連接，實現機電一體化。因此，現在IPC+PLC系統應用比較普遍。

2.2 水廠自控系統組成以及制水工藝流程

2.2 .1水廠自控系統組成

自來水廠由多個單元組成，每個單元都有自身的控制系統，這些系統主要有：送水和取水泵房自動控制系統、加礬自動控制系統、加氧控制系統、反應沉淀池控制系統、配電控制系統以及水廠中央控制室自動化調度系統，這些系統大都采用了IPC+PLC的控制系統模式，這種控制模式采用的是多主站加多從站的結構，對水廠的自動化監控和保護起到了很大的作用。此外，對控制點的分布方面也比較特殊，針對水廠中的各個位置，都能很好地遵守就近原則實施監控，然后再通過通訊網絡使各個PLC站點之間進行數據傳輸，最終實現整個水廠的自動化控制。這種監控模式極大地節省了水廠的人力，自動化模式也能在工廠運行的過程中減少因人為原因出現的問題，有效地保證了水廠的運轉，減少了水廠的經濟支出。

2.2 .2水廠制水工藝流程

我國各大城市都有分部較大的自來水廠，各個水廠制水工藝的流程大都不一樣，他們根據自身和當地環境的實際情況制定水廠具體的制水流程，但制水的幾個主要環節是不可缺少的。首先是取水。無論哪個水工廠制水的第一步驟都不能離開取水，工廠利用多臺大型的離心泵將江、河或者地表等地方的水抽進凈水廠，這時水廠制水的基礎。其次是藥劑的準備和投放。這是水廠凈水的重要環節，這個環節決定了水廠最后產出水的質量。

3 電氣自動化控制系統及其水廠中的應用情況

3.1 水處理控制技術

隨著科學技術的不斷發展，自來水廠的電氣自動化程度不斷加深。水廠內的自動化控制系統的不斷完善，大大提升了水廠對水的處理能力。人們對于水的質量要求越來越高，人工的水處理技術已經不能達到人們對于健康飲水的標準。水處理自動控制技術的根據水質數據的變化，快速實現濾池的沖洗，及時控制藥劑的投加頻率和投加量，使水質量達到一定的高標準。

3.2 水質檢測自動化技術

自來水的質量自來水廠的信譽和人們對自來水廠的信任度。人們的生活離不開水，水質量的好壞對人們的生活以及生命健康有著極大的影響，這就要求自來水廠在供應水之前一定要對水的質量進行嚴格的檢測。水廠對自來水的監測是通過新型的自動化監測儀表來進行的，檢測對象包括水的流量、水位、溫度、壓力以及水的質量，相應的設備包括pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯檢測儀、余氯分析儀等檢測儀器。各類檢測儀都發揮著獨特的作用，例如在測量水流量方面，除了利用傳統的電磁流量計以外，還會運用到大量的非接觸儀表，以保證對水流量測量的準確度。此外，在對水位、溫度以及其他方面的測量上也會用到大量的精密儀表，從各方面保證水的安全。這里需要提出的是，檢測儀表在水工廠中發扮演著不可或缺的角色，它是實現水廠自動化的基礎。當然，隨著社會的不斷發展和進步，在檢測儀表方面也要不斷的創新，以增加監測的廣度和精確度，更好地提高供應水的質量，保障人們的生活穩定。

3.3 自動變頻控制技術

自來水廠在進行水供應的時候需要貼別注意季節的變化以及居民對水需求量的大小。一個城市對水的需求量在不同的季節和不同的時間存在著很大的差別，有明顯的的高峰和低峰期。因此，水廠在水供應的過程中需要特別注意對水壓的調整問題。在用水高峰期時候，加大供水的水壓，加大自來水的供應量，以滿足人們對水的需求；低峰期時，需減小供水水壓，以免造成水資源的浪費，甚至還會影響到機組的正常運行。由此可以看出，根據需求量控制水泵機組的運行是水廠自動化技術的一項重要內容。這就需要運用到自動變頻控制技術，這種技術可以有效地降低水廠的能耗，幾乎可以將因設計問題和用水量變化而浪費的電能全部節省下來。這種技術是以變頻調整原理為基礎，在保證正常供水的基礎上依據供水系統用水量的變化情況，自動調整水泵的工作情況，使之在供水過程中更具效率的運行，以達到既降低能耗又可以保證供水需求的目的。

4 結語

經過長期的實踐證明，電氣自動化控制系統具有極大的商業潛力，主要是因為它同時實現了高質量、高效率、高安全系數以及低能耗，在滿足供水需求的同時，保證了供水質量以及水廠的經濟效益。總而言之，這種自動化處理系統在保證水質的前提下大大提高了自來水廠的處理能力，值得每個水廠學習。

[1]南楠.基于SCADA的智能化水廠自動供水系統研究設計[J].順德職業技術學院學報,2016(2).

[2]鄧永斌.關于水廠供水系統自動化控制的分析[J].科技創新與應用,2016(19).